2.2 Толщина стенки тигля и размер

теплоизолирующего пространства

2.2.1 В начале этого подраздела необходимо рассмотреть по ЛИ существующие конструкции и материалы стенок тиглей и заполнения теплоизолирующего пространства между наружной поверхностью тигля и внутренней поверхностью индуктора, а затем выбрать лучший вариант для проектируемой печи /1, с. 178 - 180, 220; 2, с. 108 - 112; 4, с. 216 - 219, 224/ .

2.2.2 Если, например, выбрано широко применяемое двухслойное заполнение теплоизолирующего пространства /2, с. 75 - 77/ (см. рисунок 2.1), то, чтобы определить среднюю величину зазора δ_заз, м, между внутренней поверхностью индуктора и наружной боковой поверхностью металла в тигле в его полезной части нужно сначала последовательно найти:

а) δ_тиг.ср – среднюю толщину стенки полезной части тигля, т.е. в пределах высоты h_мет.ж жидкого металла, м;

б) δ_из – толщину теплоизолирующего слоя между тиглем и обмазкой индуктора, м;

в) δ_обм – толщину обмазки индуктора, м.

2.2.3. Прежде чем вычислять толщину δ_тиг.ср, следует определить безразмерностный коэффициент К_{тиг.толщ} толщины полезной части тигля, который показывает соотношение между средней толщиной δ_тиг.ср и средним диаметром d_{мет.ж.ср} жидкого металла в тигле:

К_{тиг.толщ} = . (2.8)

Коэффициент К_{тиг.толщ} по формуле (2.8) не вычисляют, а выбирают в зависимости от массы m_мет, кг, садки печи (таблица 2.2 /4, с. 222/):

Коэффициент К_{тиг.толщ} ≈ 0,286 у печи ИСТ-0,16; К_{тиг.толщ} ≈ 0,191 у ИСТ-0,4; К_{тиг.толщ} ≈ 0,171 у ИСТ-1/0,5 М4.

Таблица 2.2

Металлоемкость mмет печи, кг	Коэффициент Ктиг.толщ
До 500 включ. Св. 500 " 3000 " " 3000	От 0,23 до 0,18 включ. Св. 0,18 " 0,13 " " 0,13 " 0,08 "

2.2.4 Из формулы (2.8) видно, что средняя толщина, м,

стенки полезной части тигля

δ_тиг.ср = К_{тиг.толщ} d_{мет.ж.ср} . (2.9)

Толщина δ_тиг.ср = 0,070 м у печи ИСТ-0,16; δ_тиг.ср = = 0,0775 м у ИСТ-0,4; δ_тиг.ср = 0,088 м у ИСТ-1/0,5 М4.

2.2.5* В работе /4/ средняя толщина δ_тиг.ср обозначена как S₁, т.е. δ_тиг.ср = S₁.

2.2.6* Значение коэффициента К_{тиг.толщ} в /4, с. 222/ завышены, поэтому средние толщины δ_тиг.ср, рассчитанные по формуле (2.9), получаются больше, чем средняя величина δ_заз зазора у аналогичных печей, указанных другими авторами /1, 2, 3/. Чтобы исключить такое противоречие, значения коэффициента К_{тиг.толщ} нужно принимать в пределах, указанных в таблице 2.2.

2.2.7 Наружную поверхность тигля делают цилиндрической. Диаметр этой поверхности, т.е. наружный

диаметр, м, тигля

d_{тиг.нар} = d_{мет.ж.ср} + 2δ_тиг.ср. (2.10)

Диаметр d_{тиг.нар} = 0,385 м у печи ИСТ-0,16; d_{тиг.нар} = = 0,56 м у ИСТ-0,4; d_{тиг.нар} = 0,690 м у ИСТ-1/0,5 М4.

2.2.8 Теплоизолирующий слой между наружной поверхностью тигля и обмазкой внутренней поверхности индуктора обычно делают из асбестового листа толщиной δ_из = 0,005 – 0,008 м, оклеивая им тигель.

2.2.9 Толщину δ_обм обмазки внутренней поверхности индуктора у современных ИТП рекомендуется принимать в зависимости от массы m_мет, кг, садки печи (таблица 2.3 /4, с. 222/).

Таблица 2.3

Металлоемкость mмет печи, кг	Толщина δобм обмазки индуктора, м
До 3000 включ. Св. 3000 " 15000 " " 15000	До 0,005 включ. Св. 0,005 " 0,010 " " 0,010 " 0,015 "
Примечание – Согласно /1, с. 220; 2, с. 77/ δобм = 0,004 – -0,010 м

2.2.10 После того как будут определены толщины δ_тиг.ср, δ_из и δ_обм, находят среднюю величину, м, зазора между индуктором и садкой на уровне полезной части тигля по формуле /2, с. 75 -77/

δ_заз.ср = δ_тиг.ср + δ_из + δ_обм. (2.11)

2.2.11 Толщина (высота) h_дна, м, дна тигля у серийных промышленных печей в 1,7 – 2,4 раза больше средней толщины стенки полезной части тигля. Так, h_дна = 0,165 м у печи ИСТ-0,16; h_дна = 0,17 м у печи ИСТ-0,4; h_дна ≈ 0,150 м у ИСТ-1/0,5 М4.

2.2.12 Наружная высота, м, тигля

h_{тиг.нар} = h_тиг.вн + h_дна. (2.12)

Высота h_{тиг.нар} = 0,685 м у печи ИСТ-0,16; h_{тиг.нар} = = 0,780 м у печи ИСТ-0,4; h_{тиг.нар} =0,950 м у ИСТ-1/0,5 М4.

2.2.13 Величину зазора δ_заз.ср и отдельных его составляющих можно также определить по чертежам работающих в литейных цехах печей, аналогичных проектируемой печи по назначению (т.е. для плавки чугуна, стали, алюминиевых сплавов и т.п.) и близких по металлоемкости и потребляемой мощности.

2.2.14 Увеличение толщины стенки тигля уменьшает тепловые потери, увеличивает механическую прочность тигля в условиях гидростатического давления и электродинамического воздействия металла на стенку, но снижает электрический КПД печи и повышает реактивную мощность вследствие увеличения зазора между металлом и индуктором, поэтому существует оптимальная величина δ_заз зазора. Для нахождения этой величины следует при расчете печи определить несколько вариантов с разными толщинами δ_тиг.ср, δ_из и δ_обм. Около оптимального значения общий КПД в зависимости от δ_заз.ср изменяется медленно, что позволяет менять величину δ_заз.ср в довольно широких пределах /2, с. 77/.